一种基于无线传输的可扩展式地下水位自动测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及工程监测领域，具体涉及一种用于自动监测地下水位变化的测量装置。


背景技术：

2.工程地下水位的变化作为评判工程风险的重要指标之一，常规的测试方式主要有人工监测和自动化监测两种方式。其中人工测试主要是由外业作业人员将水位计放入水位管内，通过水位计测头与孔口的距离的变化来判断水位孔内液位变化；而传统自动化监测主要是将振弦式传感器投入水位孔内，将多个传感器统计集中到某个采集终端，由采集终端统一控制测量水位孔内的压力变化进而换算得到液位变化；这两种方法存在一定的缺陷：人工测量受人为因素的影响，测量误差较大，水位测试孔较多时，作业效率低，无法实现高频不间断的测量；而传统基于振弦式传感器的自动化水位采集设备，现场要进行额外的布线、供电，且传感器测试精度易受供电电源的影响，导致数据不稳定，不能准确反映工程地下水位的变化状态。


技术实现要素：

3.针对以上不足，本实用新型提供一种基于无线传输的可扩展式地下水位自动测量装置，直接将装置放入水位测量孔内，根据平台设定的时间可实现地下水位数据的自动采集，且可实现采集数据的实时查看，提高了测量结果的准确性及实时性。
4.本实用新型的技术方案如下：
5.一种基于无线传输的可扩展式地下水位自动测量装置，包括压敏式液位计传感器、压力传感器、防水套管、传输导线、采集控制器、复位按键、读数显示器、测量按键、查询按键、通讯接口、信号指示灯；所述压敏式液位计传感器和所述采集控制器位于传输导线的两端；所述压敏式液位计传感器为圆柱形，其内部设置有所述压力传感器；所述压敏式液位计传感器通过防水套管与所述传输导线连接；所述采集控制器具有圆盘形的面板，面板中央设置有所述读数显示器；所述复位按键、测量按键、查询按键、通讯接口、信号指示灯围绕所述读数显示器设置在面板上
6.进一步的，上述一种基于无线传输的可扩展式地下水位自动测量装置，所述读数显示器上方的左右设置有通讯接口和所述复位按键；所述号指示灯位于所述通讯接口和所述复位按键之间；所述测量按键和查询按键位于所述读数显示器下方。
7.进一步的，上述一种基于无线传输的可扩展式地下水位自动测量装置，所述采集控制器内部设置有无线模块、无线模块天线、测量控制模块和pcb控制板；优选的，所述采集控制器的pcb控制板中带有测量控制模块和传输模块，其中测量控制模块主要用于设置采集频率、定时测量和数据解析，传输模块由无线模组、物联网卡和天线组成，用于对测量数据和测量协议与远程服务器进行交互。
8.进一步的，上述一种基于无线传输的可扩展式地下水位自动测量装置，所述采集
控制器上方还设置有采集控制器保护盖，可保护读数显示器碰撞损坏；优选的，采集控制器整体进行了防水设计，使设备整体不低于ip65的防水等级，可满足恶劣天气下的长期稳定使用。
9.进一步的，上述一种基于无线传输的可扩展式地下水位自动测量装置，所述采集控制器侧方设置有固定夹具。可适用于本测量装置在不同直径水位孔内的便捷安装与固定。
10.进一步的，上述一种基于无线传输的可扩展式地下水位自动测量装置，所述pcb控制板下方设置有电源模块；所述电源模块采用了低功耗设计，内部带有锂电池，可以满足长时间持续监测。
11.进一步的，上述一种基于无线传输的可扩展式地下水位自动测量装置，所述采集控制器下方设置有导线固定装置，所述导线固定装置固定所述传输导线。保证传采集控制器安装时线缆的固定。
12.本实用新型具有如下有益效果：
13.1、本实用新型提供的基于无线传输技术的可扩展式水位自动测量装置，可以实现地下水位液面高度的定时自动测量，测试精度高，现场的采集设备可同步显示地下水位液面的高度；
14.2、本实用新型装置直接放置在水位孔内，现场不需要再做额外的保护措施，通过物联网可将采集的数据自动发送至云平台；
15.3、本实用新型装置结构紧凑，体积小，可适用于不同直径的水位孔，安装简单，操作方便、易于推广使用。
附图说明
16.图1为一种基于无线传输技术的可扩展式自动水位测量装置图；
17.图2为本实用新型装置的采集模块内部结构示意图；
18.图3为本实用新型装置的采集控制模块侧面示意图；
19.图4为本实用新型装置在不同大直径水位孔安装时的辅助装置示意图1(圆形水位孔)；
20.图5为本实用新型装置在不同大直径水位孔安装时的辅助装置示意图2(矩形水位孔)；
21.图6为本实用新型装置在小直径水位孔安装装置示意图；
22.图7为本实用新型装置在大直径水位孔安装装置示意图；
23.其中：压敏式液位计传感器1、压力传感器2、防水套管3、传输导线4、采集控制器5、复位按键6、读数显示器7、测量按键8、查询按键9、通讯接口10、信号指示灯11、无线模块12、无线模块天线13、测量控制模块14和pcb控制板15、采集控制器保护盖16、固定夹具17、电源模块18、导线固定装置19、小直径水位孔20、地下水液面21、辅助安装板22、大直径水位孔23。
具体实施方式
24.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始
至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
27.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.如附图1-7所示，本实用新型提供一种基于无线传输技术的可扩展式自动水位测量装置，测量装置包含：压敏式液位传感器1、传输导线4、采集控制器5三大模块组成。
30.首先，选取合适的压敏式液位传感器1，将压敏式传感器1与传输导线4之间需要通过防水套管3进行固定以保证电子元器件的防水性能，而采集控制器5与传输导线4之间也需要有相应的导线固定装置6进行固定防止长期使用过程中线缆的磨损。
31.进一步，将传感器放置在地下水位孔内时，压敏式液位传感器1内部的压力传感器2受到不同深度水压的变化，会根据pcb控制板15中的测量控制模块14设置的采集频率定时记录其压力值，通过传输导线4将信号传送至测量控制模块14，测量控制模块14会对压力值进行换算，得到压敏式液位传感器1至地下水位液面23的高度，测量结果可在读数显示器7上直接显示，同时由无线模块12发送至远程云服务器进行存储。
32.进一步地，采集控制器5由pcb控制板15、读数显示器7和电源模块18三部分组成，pcb控制板15中集成了复位按键6、测量按键8、查询按键9、通讯接口10、无线模块12、无线模块天线13、测量控制模块14，整体电路系统采用低功耗设计，由电源模块18进行供电。
33.进一步地，用户可通过采集控制5上的测量按键8对压敏式传感器1发送测量指令实时获取测量数据；用户还可通过采集控制5上的测量按键6发送指令，可将读数显示器7上显示的数据复位，便于重新进行测量；用户还可通过采集控制5上的测量按键9发送指令，可
查询采集控制设备的编号、无线信号等信息；用户还可通过采集控制器5上的通讯接口10接入电脑，对采集控制设备进行调试、升级程序等操作；用户可通过采集控制器5上的信号指示灯11查看无线数据传输的信号。
34.进一步地，在读数显示器7的外部增加了采集控制器保护盖16，有效防止现场使用过程中的异物碰撞对读数显示器造成的损伤。
35.进一步地，为了更大范围扩展本装置的使用场景，在采集控制器外壳17底部预留了固定夹具17，可将其固定在指定的辅助安装板22中，便于在不同直径的水位孔进行扩展使用。
36.实施例1
37.设备例
38.如图1-3所示的一种基于无线传输的可扩展式地下水位自动测量装置，包括压敏式液位计传感器1、压力传感器2、防水套管3、传输导线4、采集控制器5、复位按键6、读数显示器7、测量按键8、查询按键9、通讯接口10、信号指示灯11；所述压敏式液位计传感器1和所述采集控制器5位于传输导线4的两端；所述压敏式液位计传感器1为圆柱形，其内部设置有所述压力传感器2；所述压敏式液位计传感器1通过防水套管3与所述传输导线4连接；所述采集控制器5具有圆盘形的面板，面板中央设置有所述读数显示器7；所述复位按键6、测量按键8、查询按键9、通讯接口10、信号指示灯11围绕所述读数显示器7设置在面板上；进一步的，所述读数显示器7上方的左右设置有通讯接口10和所述复位按键6；所述号指示灯11位于所述通讯接口10和所述复位按键6之间；所述测量按键8和查询按键9位于所述读数显示器7下方；优选的，所述采集控制器5内部设置有无线模块12、无线模块天线13、测量控制模块14和pcb控制板15；特别的，所述采集控制器5上方还设置有采集控制器保护盖16；优选的，所述采集控制器5侧方设置有固定夹具17；进一步的，所述固定夹具18下方设置有电源模块18；所述采集控制器下方设置有导线固定装置19，所述导线固定装置19固定所述传输导线4。
39.实施例2
40.使用例
41.使用本实用新型的装置进行小直径(水位孔直径小于80mm)地下水位自动监测时现场安装如图6所示，其包含以下几个步骤：
42.步骤一：选取量程在10m，输出信号为4～20ma，测试精度在0.25％f.s的压敏式液位传感器1，作为本实用新型装置的实施例传感器；
43.步骤二：根据地下水位孔20的深度定制相应长度的传输导线4，将压敏式液位传感器1、传输导线4及采集控制器5经由防水套管3和导线固定装置19进行固定，同时在远程服务器设定好需要的采集频率。
44.步骤三：现场作业人员将压敏式液位传感器1放入到地下水位孔20内，将采集控制器5的电源模块18直接放入水位孔20内，采集控制器5直接放置于水位孔孔口，等待设定好的采集时间到了即可获取水位孔20内压敏式液位传感器1底部距地下水液面21的高度；对于有实时需求的项目，用户可通过采集控制器5上的测量按键8实时发送测量指令获取相应的数据；
45.步骤四：对于设备有现场检修需求的时候，用户可通过采集控制器5上的通讯接口
10接入电脑进行现场调试、程序升级等操作，还可通过采集控制器5上的复位按键6对设备数据进行复位；
46.步骤五：相应测量数据可实时显示在采集控制器5上的读数显示7上，用户巡视现场时即可实时查看该装置的当前测试值，同时数据还可通过无线模块12实时发送至远程服务器，当采集控制器5上的信号指示灯11连续高频次闪烁时表示数据已正常传输至服务器；
47.步骤六：对于不在现场的其他用户可通过电脑、手机等移动终端进行多测孔、长时序数据的查询阅览。
48.实施例3
49.使用例
50.使用本实用新型的装置进行大直径(水位孔直径大于80mm)水位孔的地下水位自动监测时现场安装如图4-5和7所示，其包含以下几个步骤：
51.步骤一：选取量程在50m，输出信号为4～20ma，测试精度在0.25％f.s的压敏式液位传感器1，作为本实用新型装置的实施例传感器；
52.步骤二：根据地下大直径水位孔23的深度定制相应长度的传输导线4，将压敏式液位传感器1、传输导线4及采集控制器5经由防水套管3和导线固定装置6进行固定，同时在远程服务器设定好需要的采集频率。
53.步骤三：根据承压水水位孔的直径，如图4(或图5)所示定制相应的辅助安装版22，安装版的直接应与承压水水位孔的外径直径一致。
54.步骤四：现场作业人员将压敏式液位传感器1放入到大直径水位孔23内，将采集控制器5通过固定夹具17固定在安装辅助板22中间的固定位置，将安装辅助板放置在大直径水位孔23孔口，可等待设定好的采集时间到了即可获取水位孔23内压敏式液位传感器1底部距地下水液面21的高度；对于有应用需求的项目，用户可通过采集控制器5上的测量按键8实时发送测量指令获取相应的数据；
55.步骤五：对于设备有现场检修需求的时候，用户可通过采集控制器5上的通讯接口10接入电脑进行现场调试、程序升级等操作，还可通过采集控制器5上的复位按键6对设备数据进行复位；
56.步骤六：相应测量数据可实时显示在采集控制器5上的读数显示7上，用户巡视现场时即可实时查看该装置的当前测试值，同时数据还可通过无线模块12实时发送至远程服务器，当采集控制器5上的信号指示灯11连续高频次闪烁时表示数据已正常传输至服务器；
57.步骤七：对于不在现场的其他用户可通过电脑、手机等移动终端进行多测孔、长时序数据的查询阅览。
58.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，不能以此限定本实用新型的保护范围，即大凡依本实用新型权利要求书及实用新型内容所做的简单的等效变化与修改，皆仍属于本实用新型专利申请的保护范围。